【Kubernetes部署】Kurbernetes集群高可用架构（二进制部署多Master节点）

高可用

一、基本架构
- 1.1 为什么要有多个Master节点？
- - 1.1.1 Master节点单点故障问题
  - 1.1.2 选举算法的要求
- 1.2 基本架构
二、新Master节点的部署
- 2.1 系统初始化操作
- - Step1 关闭防火墙、selinux和swap分区
  - Step2 修改主机名，添加域名映射
  - Step3 修改内核参数
  - Step4 时间同步
- 2.2 从master01节点拷贝相关文件
- 2.3 修改配置文件kube-apiserver中的IP
- 2.4 在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
- 2.5 apiserver的相关配置
- - 2.5.1 编写配置生成脚本
  - 2.5.2 执行脚本，生成配置
- 2.5 查看node节点状态
三、部署nginx实现负载均衡
- 3.1 安装nginx
- 3.2 修改nginx的配置文件
- 3.3 启动nginx
四、部署Keepalived实现双机热备
- 4.1 安装keepalived
- 4.2 修改配置文件
- 4.3 编写nginx状态检查脚本
- 4.4 启动keepalived服务
- 4.5 修改node节点的配置文件
五、测试
- 5.1 在master01节点创建测试pod
- 5.2 获取Pod的Cluster IP 地址
- 5.3 访问测试
六、基于Web的Kubernetes用户界面
- 6.1 编写配置文件（master01节点）
- 6.2 创建Kubernetes Dashboard
- 6.2 登录Dashboard
- - 6.2.1 授予dashboard-admin 集群管理员权限
  - 6.2.2 获取登录Token
  - 6.2.3 登录，进入Dashboard登录引导界面
  - 6.2.3 进入仪表盘，查看集群相关信息

一、基本架构

1.1 为什么要有多个Master节点？

1.1.1 Master节点单点故障问题

单机master中，仅仅只有一台master作为节点服务器的调度指挥。
一旦宕机，就意味着整个集群的瘫痪，所以成熟的k8s的集群一定要考虑到master的高可用。

企业的运用一般至少存在两台master及其以上的部署，本次将根据前面的部署，再添加一台master（三个master或者更多，也可以根据本次添加步骤重复添加）。

添加master后，我们会将借助keepalived+nginx的架构，来实现高可用的master【也可以使用haproxy+keepalived或则是keepalived+lvs（不推荐，步骤过于复杂）】

1.1.2 选举算法的要求

Kurbernetes的一致性算法RAFT，要求集群需要数量大于(n/2)的正常主节点才能提供服务（n为主节点数）。

一般是三个Master节点，三个主节点有1个节点的容错率，而四个主节点也只有1个节点的容错率，在不影响容错率的情况下，防止资源的浪费。

1.2 基本架构

在这里插入图片描述

Server	IP	Compoments
Master01+Etcd01	192.168.2.100	kube-apiserver kube-controller-manager kube-schedular etcd
Master02	192.168.2.106	kube-apiserver kube-controller-manager kube-schedular
Node01+Etcd02	192.168.2.102	kubelet kube-proxy docker flannel
Node02+Etcd03	192.168.2.103	kubelet kube-proxy docker flannel
Nginx01节点	192.168.2.104	nginx keepalived
Nginx02节点	192.168.2.105	nginx keepalived**

二、新Master节点的部署

基于单Master节点继续部署，部署过程详见我的上一篇博客。

2.1 系统初始化操作

Step1 关闭防火墙、selinux和swap分区

#关闭防火墙
systemctl disable firewalld --now
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
 
#关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
 
#关闭swap
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

Step2 修改主机名，添加域名映射

#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master02
su

#在master添加hosts(添加到整个k8s集群的主机上，保证其他主机均有该映射)
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.2.100 master01
192.168.2.106 master02
192.168.2.102 node01
192.168.2.103 node02
EOF

在这里插入图片描述

Step3 修改内核参数

#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
 
sysctl --system

Step4 时间同步

 #时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com
 
#将时间同步的操作添加到计划性任务，确保所有节点保证时间的同步
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate  ntp.aliyun.com
crontab -l

在这里插入图片描述

2.2 从master01节点拷贝相关文件

拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件

#拷贝证书文件
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.2.106:/opt/

在这里插入图片描述

#拷贝master组件的配置文件
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.2.106:/opt

在这里插入图片描述

#拷贝服务管理文件
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.2.106:/usr/lib/systemd/system/

在这里插入图片描述

2.3 修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver

KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.2.100:2379,https://192.168.2.102:2379,https://192.168.2.103:2379 \
--bind-address=192.168.2.106 \				#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.2.106 \			#修改
......

在这里插入图片描述

2.4 在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

#启动apiserver
systemctl enable kube-apiserver.service --now

在这里插入图片描述

#启动controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager.service --now

在这里插入图片描述

#启动scheduler
systemctl enable kube-scheduler.service --now

在这里插入图片描述

2.5 apiserver的相关配置

2.5.1 编写配置生成脚本

vim /opt/admin.sh

#!/bin/bash
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.2.106:6443"

#切换到k8s证书目录操作
cd /opt/k8s/k8s-cert/

#配置kubernetes集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
#配置客户端认证参数
kubectl config set-credentials admin \
  --client-certificate=./admin.pem \
  --client-key=./admin-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
#设置设置一个环境项，配置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=admin \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
#设置默认环境上下文
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
#生成的 kubeconfig 被保存到 /root/.kube/config 文件

#########################################################
#集群参数
#本段设置了所需要访问的集群的信息。使用set-cluster设置了需要访问的集群，如上为kubernetes，这只是个名称，实际为--server指向的apiserver；--certificate-authority设置了该集群的公钥；--embed-certs为true表示将--certificate-authority证书写入到kubeconfig中；--server则表示该集群的kube-apiserver地址

#用户参数
#本段主要设置用户的相关信息，主要是用户证书。如上的用户名为admin，证书为：/opt/kubernetes/ssl/admin.pem，私钥为：/opt/kubernetes/ssl/admin-key.pem。注意客户端的证书首先要经过集群CA的签署，否则不会被集群认可。此处使用的是ca认证方式，也可以使用token认证，如kubelet的 TLS Boostrap 机制下的 bootstrapping 使用的就是token认证方式。上述kubectl使用的是ca认证，不需要token字段

#上下文参数
#集群参数和用户参数可以同时设置多对，在上下文参数中将集群参数和用户参数关联起来。上面的上下文名称为default，集群为kubenetes，用户为admin，表示使用admin的用户凭证来访问kubenetes集群的default命名空间，也可以增加--namspace来指定访问的命名空间。

#最后使用 kubectl config use-context default 来使用名为 default 的环境项来作为配置。 如果配置了多个环境项，可以通过切换不同的环境项名字来访问到不同的集群环境。
#########################################################

2.5.2 执行脚本，生成配置

#拷贝证书
mkdir -p /opt/k8s/k8s-cert -p

scp 192.168.2.100:/opt/k8s/k8s-cert/admin.pem admin-key.pem  /opt/k8s/k8s-cert

./admin .sh

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

ls -A /root/.kube

在这里插入图片描述

2.5 查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide			
#-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名

在这里插入图片描述

此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接。

因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

三、部署nginx实现负载均衡

以nginx01节点的部署为例，nginx02节点的过程相同。

3.1 安装nginx

通过yum安装

#配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源
cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

3.2 修改nginx的配置文件

配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

#修改nginx配置文件，
vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}

#添加
stream {
    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
    
	access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
        server 192.168.2.100:6443;
        server 192.168.2.106:6443;
    }
    server {
        listen 6443;
        proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
......

在这里插入图片描述

#语法检查
nginx -t

在这里插入图片描述

3.3 启动nginx

#启动nginx服务，查看已监听6443端口
systemctl enable nginx --now
ss -natp | grep nginx

在这里插入图片描述

四、部署Keepalived实现双机热备

4.1 安装keepalived

yum install keepalived -y

在这里插入图片描述

4.2 修改配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   # 接收邮件地址
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   # 邮件发送地址
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER	#lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}

#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"	#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER			#lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33			#指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51	#指定vrid，两个节点要一致
    priority 100			#lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.2.200/24	#指定 VIP
    }
    track_script {
        check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
    }
}

在这里插入图片描述

4.3 编写nginx状态检查脚本

vim /etc/nginx/check_nginx.sh

#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

在这里插入图片描述

4.4 启动keepalived服务

一定要先启动nginx服务,再启动keepalived服务

#启动keepalived
systemctl enable keepalived --now

ip a				#查看VIP是否生成

在这里插入图片描述

4.5 修改node节点的配置文件

修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP

cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig 
server: https://192.168.2.200:6443
                      
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.2.200:6443
                        
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.2.200:6443

在这里插入图片描述

#重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service 
systemctl restart kube-proxy.service

在这里插入图片描述

#切换到VIP所在的节点
#查看nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
ss -natp | grep nginx

在这里插入图片描述

五、测试

5.1 在master01节点创建测试pod

#测试创建pod
kubectl run nginx --image=nginx

#查看Pod的状态信息
kubectl get pods

在这里插入图片描述

5.2 获取Pod的Cluster IP 地址

在 Kubernetes 中，每个 Pod 都会被分配一个 Cluster IP 地址，用于在集群内部网络中进行通信。

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

可以看到Pod的cluster ip 为10.244.1.3

5.3 访问测试

#Pod属于node02节点，切换到node02访问
firefox http://10.244.1.3

在这里插入图片描述

六、基于Web的Kubernetes用户界面

部署 Dashboard

6.1 编写配置文件（master01节点）

#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
vim recommended.yaml


#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001     #添加
  type: NodePort          #添加
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

在这里插入图片描述

6.2 创建Kubernetes Dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

在这里插入图片描述

6.2 登录Dashboard

6.2.1 授予dashboard-admin 集群管理员权限

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system

kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin

在这里插入图片描述

6.2.2 获取登录Token

#获取 kube-system 命名空间中 dashboard-admin 相关的 Secret 的详细信息
#生成用于在 Kubernetes 仪表板中登录的 token
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

#这是用于身份验证的 Secret
#其中包含了一个用于在 Kubernetes 仪表板中登录的 token
#ca.crt：Kubernetes 证书颁发机构（CA）的证书。
#namespace：ServiceAccount 所属的命名空间。
#token：用于身份验证的 token。

在这里插入图片描述

6.2.3 登录，进入Dashboard登录引导界面

#使用输出的token登录Dashboard
#https://NodeIP:30001

#以node02为例
https://192.168.2.103:30001

在这里插入图片描述

eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IlVmM2dMc2lZdUlHNmJTSE5wNVZYcXBUTzM4Yi1haHVPd2ZibFNGbFVMMlEifQ.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.AQPXMQMZmPaCqCB8FQrpDG2NXzMDu90FENg461Z4nfmjiIQ4UAJHtR4AKsux46UxT17Y0st0Y50XQgtJXhJk4KbUUOa2X7JKZdti-f_bWNoXh2slCJWRSGpm1_xkjTbE6IL9JXKJdpS3hY7yhDN0EW7rc4MJvLN2NguVbpebZ5VdkUTmk3ZCrtOPKhap--lLg7UIkU7DyDavwZr7dmAY6TmO80avTE3_JULQPT06iJJuz6MJeyruPyQC0qiGBnRALzV4QlyDK2bsNQkulXLQdqhio3O1SjtBM-ob176emCa-dxey8c-vK_9d_L8ljcDr3Magac6r3aGaDT_f_fv_tw